extern关键字详解

Posted 2022-09-10 windsun

基本理解

extern放在变量或者函数之前，表示变量或者函数的定义在别的文件中，提示编译器遇到此变量和函数时在其他模块中寻找其定义。

extern有两个作用

1.当它与"C"一起连用时，如: extern "C" void fun(int a, int b);告诉编译器在编译fun这个函数名时按着C的规则去翻译相应的函数名而不是C++的，C++的规则在翻译这个函数名时会把fun这个名字变得面目全非，可能是fun@aBc_int_int#%$也可能是别的（不同编译器不同），因为C++支持函数的重载。（详细转到我另一篇博客：https://www.cnblogs.com/WindSun/p/11334182.html）

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2.在头文件中: extern int g_Int;?它的作用就是声明全局变量或函数的作用范围的关键字，其声明的函数和变量可以在本模块或其他模块中使用，记住它是一个声明不是定义。也就是说B模块如果引用A模块中定义的全局变量或函数时，它只要包含A模块的头文件即可,在编译阶段，模块B虽然找不到该函数或变量，但它不会报错，它会在连接时从模块A生成的目标代码中找到此函数。

extern用在变量声明中常常有这样一个作用，在*.c文件中声明了一个全局的变量，这个全局的变量如果要被引用，就放在*.h中并用extern来声明。

extern的注意事项

(1)extern数组变量

在一个源文件里定义了一个数组：char a[6]，在另外一个文件里用下列语句进行了声明：extern char *a是不可以的,便宜可以通过，但运行时出现错误。

原因：指向类型T的指针并不等价于类型T的数组。extern char *a声明的是一个指针变量而不是字符数组，因此与实际的定义不同，从而造成运行时非法访问。应该将声明改为extern char a[ ]。

(2)extern全局变量

如果在一个test1.h头文件中将全局变量的声明和定义放在一起，

extern char g_str[] = "123456"; // 这个时候相当于没有extern

在两个.cpp文件中都有包含这个.h头文件，这时候再编译连接test1.cpp和test2.cpp两个模块时，会报连接错误，这是因为你把全局变量的定义放在了头文件之后，test1.cpp这个模块包含了test1.h所以定义了一次g_str,而test2.cpp也包含了test1.h所以再一次定义了g_str,这个时候连接器在连接test1和test2时发现两个g_str。如果你非要把g_str的定义放在test1.h中的话，那么就把test2.cpp的代码中#include "test1.h"去掉?换成在变量定义前面加上extern：extern char g_str[];这个时候编译器就知道g_str是引自于外部的一个编译模块了，不会在本模块中再重复定义一个出来，但是这样做非常糟糕，因为你由于无法在test2.cpp中使用#include "test1.h",那么test1.h中声明的其他函数你也无法使用了，除非也用都用extern修饰，这样的话你光声明的函数就要一大串，所以 请记住:只在头文件中做声明，真理总是这么简单。

extern和static

static的全局变量作用域只在本文件中，所以extern和static不能同时修饰一个变量；
extern 表明该变量在别的地方已经定义过了,在这里要使用那个变量.
static 表示静态的变量，分配内存的时候, 存储在静态区,不存储在栈上面.
extern可以被其他的对象用extern 引用,而static 不可以,只允许对象本身用它.
static修饰的全局变量声明与定义同时进行，也就是说当你在头文件中使用static声明了全局变量后，它也同时被定义.
static修饰全局变量的作用域只能是本身的编译单元，也就是说它的“全局”只对本编译单元有效，不会影响到其他的单元.

//test1.h:
#ifndef TEST1H
#define TEST1H
static char g_str[] = "123456"; 
void fun1();
#endif

//test1.cpp:
#include "test1.h"
void fun1()     cout << g_str << endl;  

//test2.cpp
#include "test1.h"
void fun2()     cout << g_str << endl;  

以上两个编译单元可以成功，当你打开test1.obj时，你可以在它里面找到字符串"123456",同时你也可以在test2.obj中找到它们，它们之所以可以连接成功而没有报重复定义的错误是因为虽然它们有相同的内容，但是存储的物理地址并不一样，就像是两个不同变量赋了相同的值一样，而这两个变量分别作用于它们各自的编译单元。如果跟踪调试上面的代码,结果你发现两个编译单元（test1,test2）的g_str的内存地址相同，于是你下结论static修饰的变量也可以作用于其他模块，但是我要告诉你，那是你的编译器在欺骗你，大多数编译器都对代码都有优化功能，以达到生成的目标程序更节省内存，执行效率更高，当编译器在连接各个编译单元的时候，它会把相同内容的内存只拷贝一份，比如上面的"123456", 位于两个编译单元中的变量都是同样的内容，那么在连接的时候它在内存中就只会存在一份了，如果你把上面的代码改成下面的样子，你马上就可以拆穿编译器的谎言:

//test1.cpp:
#include "test1.h"
void fun1()

    g_str[0] = ''a'';
    cout << g_str << endl;


//test2.cpp
#include "test1.h"
void fun2()    cout << g_str << endl;  

void main()     

    fun1(); // a23456
    fun2(); // 123456

这个时候你在跟踪代码时，就会发现两个编译单元中的g_str地址并不相同，因为你在一处修改了它，所以编译器被强行的恢复内存的原貌，在内存中存在了两份拷贝给两个模块中的变量使用。正是因为static有以上的特性，所以一般定义static全局变量时，都把它放在原文件中而不是头文件，这样就不会给其他模块造成不必要的信息污染。

extern 和const

C++中const修饰的全局常量据有跟static相同的特性，即它们只能作用于本编译模块中，但是const可以与extern连用来声明该常量可以作用于其他编译模块中, 如extern const char g_str[]; 然后在原文件中别忘了定义: const char g_str[] = "123456";?所以当const单独使用时它就与static相同，而当与extern一起合作的时候，它的特性就跟extern的一样了！所以对const没有什么可以过多的描述，我只是想提醒你，const char* g_str = "123456" 与 const char g_str[] ="123465"是不同的， 前面那个const 修饰的是char *而不是g_str,它的g_str并不是常量，它被看做是一个定义了的全局变量（可以被其他编译单元使用）， 所以如果你像让char*g_str遵守const的全局常量的规则，最好这么定义const char* const g_str="123456"。